DE582794C

DE582794C - Process for the production of aqueous dispersions

Info

Publication number: DE582794C
Application number: DEF66109D
Authority: DE
Original assignee: Flintkote Co
Current assignee: Flintkote Co
Priority date: 1928-05-23
Filing date: 1928-05-23
Publication date: 1933-08-23

Description

Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Dispersionen Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der bekannten Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Dispersionen von in Wasser nicht oder schwer löslichen Stoffen, insbesondere: von Bitumen, flüssigen und festen Kohlenwasserstoffen, natürlichen und künstlichen Harzen, Stearin, Wachsen u. dg1., unter Anwendung von fein verteilten, mineralischen Dispergatoren, wie Ton, Bentonit, tonhaltigen Materialien, Silicaten, Metalloxyden und -hydroxyden, Farbstoffen und im allgemeinen mineralischen Stoffen, die beim Verrühren mit Wasser einen mehr oder weniger plastischen bzw. zähflüssigen Brei oder Schlamm bilden.Process for the preparation of aqueous dispersions The invention relates to an improvement in the known process for the preparation of aqueous Dispersions of substances which are insoluble or sparingly soluble in water, in particular: of Bitumen, liquid and solid hydrocarbons, natural and synthetic resins, Stearin, waxes etc., using finely divided mineral dispersants, such as clay, bentonite, clay-containing materials, silicates, metal oxides and hydroxides, Colorants and, in general, mineral substances, which when mixed with water form a more or less plastic or viscous paste or sludge.

.Nach der Erfindung wird bei der Herstellung der obenerwälmten Dispersionen die Wasserstoffionenkonzentration der wäßrigen Phase während des Dispergierens auf dem durch Vorversuche für den jeweiligen Fall ermittelten optimalen Wert gehalten. Die erforderliche Wasserstoffionenkonzentration der wäßrigen Phase kann z. B. durch Verwendung von entsprechend zusammengestellten Tongemischen als Dispergator oder durch Zusatz von entsprechenden Mengen von Elektrolyten erhalten werden.According to the invention, in the preparation of the above-mentioned dispersions the hydrogen ion concentration of the aqueous phase during the dispersion kept the optimal value determined by preliminary tests for the respective case. The required hydrogen ion concentration of the aqueous phase can, for. B. by Use of appropriately composed clay mixtures as a dispersant or can be obtained by adding appropriate amounts of electrolytes.

Bei der bekannten Herstellung von Dispersionen der obenerwähnten Art stieß man bis jetzt auf eine ganz besondere Schwierigkeit, für die man lange Zeit nach einer Erklärung gesucht hat. Es zeigte sich nämlich, daß die Art des Dispergierungsvorganges eines konstanten Bitumens mit dem gleichen Ton als Dispergator häufig, oft von Tag zu Tag, verschieden war. Wenn es beispielsweise an einem Tag gelang, eine hinsichtlich Beständigkeit und Konzentration einwandfreie Dispersion in einer- bestimmten Zeit herzustellen, brauchte man am nächsten Tag viel längere Zeit, um die gleiche Dispersion herzustellen, oder man mußte ein anderes Verhältnis von Ton zu Bitumen wählen, oder man konnte mit dem gleichen Bitumen und dem gleichen Ton an verschiedenen Tagen überhaupt nicht Dispersionen von gleicher Beschaffenheit und Konzentration herstellen.In the known production of dispersions of the type mentioned above Up to now one has encountered a very special difficulty for which one has long been was looking for an explanation. It was found that the type of dispersion process of a constant bitumen with the same clay as a dispersant frequently, often by day to day that was different. If, for example, one day succeeded, one regarding Resistance and concentration of perfect dispersion in a certain time it took a much longer time the next day to produce the same dispersion or you had to choose a different ratio of clay to bitumen, or you could use the same bitumen and the same clay on different days not at all produce dispersions of the same consistency and concentration.

Die Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung beseitigt, nachdem gefunden wurde, daß die Verschiedenheiten bei der Herstellung und in der Beschaffenheit der Dispersionen darauf zurückzuführen sind, daß die Wasserstoffionenkonzentrationen der wäßrigen Phase der an verschiedenen Tagen hergestellten Dispersionen voneinander abweichen, und daß man mit dem gleichen Bitumen und dein gleichen Ton dann stets gleiche Dispersionen ohne Änderung der Herstellungsbedingungen erhält, wenn man für eine richtige Einstellung der Wasserstoffionenkonzentration in der wäßrigen Phase Sorge trägt.The difficulties are eliminated according to the invention after it was found that the differences in manufacture and texture of the dispersions are due to the fact that the hydrogen ion concentrations the aqueous phase of the dispersions prepared on different days from one another differ, and that you always use the same bitumen and the same clay the same dispersions are obtained without changing the production conditions if for a correct adjustment of the hydrogen ion concentration in the aqueous Phase takes care.

Die Wasserstoffionenkonzentration ist nicht nur an und für sich von Wichtigkeit, sondern ist auch im Zusammenhang mit dem sauren oder basischen Charakter des zu dispergierenden Materials wie auch mit den Eigenschaften des Dispergators, wie Oberflächeneannung, Plastizität, Feinheitsgrad, zu betrachten. Z. B. sind Harz, Stearinpech und Flußöle, wie Ölsäure, sauer, Parakumaronharz dagegen basisch. AsphaltischeRückstände mögen sauer oder basisch sein, und -zwar sind die leichteren oder dünneren Sorten, wie Heizöle oder mexikanische Rohölrückstände, sauer, während der Säuregrad mit der Gewichtszunahme dieser Stoffe abnimmt und die harten Asphaltsorten basisch sind.The hydrogen ion concentration is not only inherent in itself Importance, but is also related to the acidic or basic character the material to be dispersed as well as the properties of the dispersant, like surface texture, Plasticity, degree of fineness, to be considered. For example, resin, stearic pitch, and river oils such as oleic acid are acidic, but paracumarone resin is opposed basic. Asphaltic residues may and may be acidic or basic, and they are lighter or thinner types, such as heating oils or Mexican crude oil residues, acidic, while the degree of acidity decreases with the increase in weight of these substances and the hard asphalt types are basic.

Die pH -Werte der in Wasser suspendierten Totie, Bentonite und ähnlicher Mineralien weichen bedeutend voneinander ab und schwanken zwischen hoher Acidität un$ ausgesprochener Alkalität. Kombinationen von Tonen u. dgl. haben einen eigenen pH-Wert, der nicht der Summe der einzelnen pH-Werte der Komponenten entspricht. Scr läßt sich für jeden Fall ein Dispergator mit bestimmtem PH-Wert herstellen, entweder durch geeignete Kombination von verschiedenenDispergatoren oder durch Behandlung dieser letzteren gesondert oder in Verbindung mit geeigneten sauren oder basischen Stoffen. Auch die Beschaffenheit des als Dispergierungsmittel benutzten Wassers ist bei der Festsetzung des pH-Wertes von großer Bedeutung, während weiter die Art des zu dispergierenden Materials und dessen Einfluß auf den PH-Wert des Systems zu berücksichtigen ist.The pH values of the toties, bentonites and the like suspended in water Minerals differ significantly from one another and fluctuate between high acidity and pronounced alkalinity. Combinations of tones and the like have their own pH value that does not correspond to the sum of the individual pH values of the components. A dispersant with a certain pH value can be produced for each case, either by suitable combination of different dispersants or by treatment the latter separately or in conjunction with suitable acidic or basic ones Fabrics. Also the nature of the water used as a dispersant is of great importance in determining the pH value, while the species of the material to be dispersed and its influence on the pH of the system is to be considered.

Die Zeichnung zeigt beispielsweise eine graphische Darstellung der pH-Werte einer Kombination von verschiedenen Bentoniten mit einem New-Jersey-Ton in verschiedenen Verhältnissen sowie eines Bentonits, bezeichnet als Typus B, mit Zugabe von Aluminiumsulfat. Aus dieser Darstellung geht hervor, daß durch geeignete Mischung zweier Dispergatoren der PH-Wert innerhalb weiter Grenzen variiert werden kann, während bei Anwendung eines bestimmten Dispergators, z. B. Bentonit B, der an sich einen pf-Wert von etwa 9,5 hat, der pH-Wert desselben,inittels Elektrolyten, z. B. Alaun oder einer anderen sauer wirkenden Substanz, willkürlich abgeändert werden kann.The drawing shows, for example, a graphic representation of the pH values of a combination of different bentonites with a New Jersey clay in different proportions as well as a bentonite, designated as type B, with Addition of aluminum sulfate. From this illustration it can be seen that suitable Mixing two dispersants the pH value can be varied within wide limits can, while when using a certain dispersant, for. B. Bentonite B, the itself has a pf value of about 9.5, the pH value of the same, by means of electrolytes, z. B. alum or another acidic substance, arbitrarily modified can be.

Ein bei etwa, 50° C schmelzender wasserdampfraffinierter; mexikanischer Asphalt kann sehr gut mie nem Gemisch von 5o o@o Bentonit C oder D mit -o °/o Ton A dispergiert werden. Wird jedoch 'bei dieser Mischung Bentonit B statt C gewäh4, so wird die Dispergierbarkeit derart herabgesetzt, daß nur noch eine ganz geringe Menge von Asphalt dispergiert werden kann. Dasselbe.trifft zu, wenn man Bentonit B oder C allein anwendet. Der optimale PH-Wert für die Dispergierung dieses bestimmten Asphaltes liegt scheinbar bei ungefähr 6,3. Mit einem etwas härteren Asphalt desselben Ursprungs können die optimalen pH-Werte bei 6,1 bis 6,2 liegen: Verwendet man dagegen Stearinpech aus Pflanzenölen, so findet die Dispergierung am besten bei einem PH-Wert von etwa 8,o statt.A steam refined one that melts at around 50 ° C; Mexican asphalt can be dispersed very well with a mixture of 50% bentonite C or D with -o % clay A. However, if bentonite B is chosen instead of C in this mixture, the dispersibility is reduced to such an extent that only a very small amount of asphalt can be dispersed. The same applies when using bentonite B or C alone. The optimum pH for dispersing this particular asphalt appears to be around 6.3. With a somewhat harder asphalt of the same origin, the optimal pH values can be between 6.1 and 6.2: If, on the other hand, stearin pitch from vegetable oils is used, the best solution is to have a pH value of around 8.0.

Wird nun der erwähnte Asphalt unter Anwendung einer wäßrigen Suspension des Dispergators mit einem pH-Wert von etwa 6,3 dispergiert, so wird die Grenze der Dispergierbarkeit erreicht, wenn ungefähr fünfzehnmal soviel Asphalt dispergiert worden ist, als Ton vorhanden ist. Dabei hat dann der PH-Wert der Dispersion beträchtlich zugenommen. Man kann nun diese Dispersion zur Herabsetzung ihres pH-Wertes mit einer bestimmten Menge eines sauren Salzes oder einer Säure behandeln, worauf wieder neue Mengen von Asphalt dispergiert werden können.If the mentioned asphalt is now using an aqueous suspension If the dispersant is dispersed at a pH of about 6.3, the limit becomes dispersibility is achieved when about fifteen times as much asphalt is dispersed has been when sound is present. The pH of the dispersion is then considerable increased. You can now use this dispersion to lower its pH with a treat a certain amount of an acidic salt or acid, whereupon new ones Quantities of asphalt can be dispersed.

Wenn man aus irgendeinem Grunde einen bestimmten Dispergator ohne vorangehende Behandlung verwenden will, so kann man unter Berücksichtigung der pH-Kurve dieser Substanz die Zusammensetzung des zu dispergierenden Materials entsprechend ändern. So können basische Dispergatoren in geeigneter Weise zur Dispergierung von sauren Materialien und umgekehrt dienen. Will man z. B. einen basischen Bentonit ohne Behandlung als Dispergator benutzen, so kann man Bitumen mit Harz, wie Kumaronharz, oder mit Olsäure behandeln, um dem Bitumen saure Eigenschaften zu verleihen. In ähnlicher Weise kann bei Anwendung eines unbehandelten sauren Tons die Dispergierung eines sauren Bitumens durch Zugabe eines Flußmiztels, wie weichen Parakumaronharzes oder öllöslicher organischer Basen, befördert werden; oder man kann dem Bitumen ein basisches, mineralisches Pulver, wie Erdalkalioxyd oder -hydroxyd oder Asbestin, zusetzen; infolge der gleichmäßigen Verteilung. dieses Pulvers im Bitumen kann dieses letztere besser mit einem sauren Ton dispergiert werden. Es scheint also erforderlich, einen PH -Unterschied zwischen den Phasen aufrechtzuerhalten.If for some reason you have a certain dispersant without If you want to use previous treatment, you can take into account the pH curve the composition of the material to be dispersed corresponds to this substance change. Thus, basic dispersants can be used in a suitable manner for dispersing acidic materials and vice versa. Do you want to z. B. a basic bentonite use as a dispersant without treatment, bitumen with resin, such as coumarone resin, or treat with oleic acid to give the bitumen acidic properties. In Similarly, if an untreated acidic clay is used, the dispersion an acid bitumen by adding a flux agent such as soft paracumarone resin or oil-soluble organic bases; or you can use the bitumen a basic, mineral powder, such as alkaline earth oxide or hydroxide or asbestine, add to; due to the even distribution. this powder in the bitumen can do this the latter are better dispersed with an acidic clay. So it seems necessary maintain a pH differential between phases.

Es ist bekannt, daß der pH-Wert für die Haltbarkeit von Dispersionen ebenso wie für die Herstellung derselben von Bedeutung ist. Demgegenüber beruht die vorliegende Erfindung auf der Feststellung, daß durch Einhaltung des durch Versuche ermittelten jeweiligen optimalen PH-Wertes während des Dispergierens es gelingt, maximale Mengen an Bitumen o. dgl. in Dispersion zu bringen.It is known that the pH value for the shelf life of dispersions as is important for the manufacture of the same. In contrast, is based the present invention based on the finding that by observing the experimental determined respective optimal pH value during the dispersion it is possible to To bring maximum amounts of bitumen or the like into dispersion.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Process for the preparation of aqueous dispersions of substances that are insoluble or sparingly soluble in water, especially bituminous substances, with clay or other mineral substances as dispersing Bator, characterized in that the hydrogen ion concentration of the aqueous phase during the dispersion on the determined by preliminary tests for the respective case optimal value is kept. z. Method according to claim i, characterized in that that the required hydrogen ion concentration of the aqueous phase by using is obtained from appropriately composed clay mixtures as a dispersant. 3. The method according to claim i, characterized in that the required hydrogen ion concentration the aqueous phase obtained by adding appropriate amounts of electrolytes will.